(57)【要約】  小型化することが可能で、且つ光学部品の取り付け精度を向上し、さらに、光軸の調整が容易となる走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを得るために、レーザ光を出射するレーザ光源部１と、レーザ光を投射面に向けて二次元走査する走査ミラー３を有する走査部２と、出射されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品と、を備える走査光学系１０、２０およびそれを備えたプロジェクタ１００とし、走査光学系１０、２０は、光学部品により導かれたレーザ光を走査ミラー３に向けて投射する投射部材（投射プリズム８１、８３、８４）を備えていると共に、この投射部材を走査部２を構成する基板上に固定する構成とした。
2011142210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源部と、
前記レーザ光を投射面に向けて二次元走査する走査ミラーを有する走査部と、
出射されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品と、
前記光学部品により導かれた前記レーザ光を、前記走査ミラーに向けて投射する投射部材と、
を備え、
前記投射部材を、前記走査部を構成する基板上に固定したことを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記走査部は、微小電気機械システムを構成する基板に形成された前記走査ミラーと、
該走査ミラーを回動可能に支持する固定部とを備え、前記投射部材を、前記固定部上に固定したことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記投射部材は、前記走査部の可動領域との接触を避ける凹部と、前記固定部上に固定される脚部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
【請求項４】
前記投射部材の脚部は、前記固定部の所定の位置に前記投射部材を固定するための位置決め面を備えたことを特徴とする請求項３に記載の走査光学系。
【請求項５】
前記投射部材の脚部の全部又は一部を、前記固定部を支持する支持部材に固定することにより、前記投射部材が前記走査部上に固定されることを特徴とする請求項４に記載の走査光学系。
【請求項６】
前記投射部材は、一体的に形成された投射プリズムであって、前記光学部品により導かれた前記レーザ光を前記走査ミラーに向けて反射する反射面と、前記固定部に対して固定される位置決め面を備えたことを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
【請求項７】
前記走査ミラーが、圧電素子を駆動源とした構造により、互いに直交している２軸周りに回動可能とされ、前記走査部がこの走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項８】
前記投射部材を、レーザ光の一部を透過する半透過型とし、透過光を光検出器に導光して前記レーザ光の光量を検出していることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項９】
前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対して、前記レーザ光源部の出射方向がほぼ平行になるように、前記レーザ光源部を配置したことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項１０】
前記投射部材に入射するレーザ光と前記走査ミラーから射出するレーザ光とが交差するように、前記投射部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項１１】
前記投射部材に反射されて前記走査ミラーへ斜めに入射したレーザ光が、前記走査ミラーに反射して前記レーザ光の入射方向とは逆の斜め方向に射出するように、前記投射部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項１２】
前記レーザ光は、前記光学部品により、前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対してほぼ平行な平面に沿って導かれ、前記走査ミラーに対向する該平面上を通過後、前記投射部材に入射することを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項１３】
前記レーザ光が走査部と重畳する領域を進行するように、前記レーザ光源部及び前記光学部品が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項１４】
前記投射部材が投射プリズムであって、該投射プリズムと前記走査ミラーを挟んで対向する位置に、レーザ光を前記投射プリズムに導光する光学部品としての折り曲げミラーを設けて、前記入射光の光路を前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対して平行な光路とし、前記走査ミラーの上を平行に通過する入射光を前記投射プリズムが前記反射面に向けて斜めに反射し、当該反射面から前記入射光とは逆の斜め方向に射出していることを特徴とする請求項１３に記載の走査光学系。
【請求項１５】
請求項１に記載の走査光学系を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学系およびそれを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリーンなどの投影面に投影する画像表示装置として、レーザ光を平行化し、その平行化したレーザ光を投影面上において二次元方向（水平方向および垂直方向）に走査するレーザプロジェクタが知られている。【０００３】
従来のレーザプロジェクタでは、赤色、緑色および青色の三原色のレーザ光を得るために、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するレーザ光源が装置内に装着されている。さらに、レーザ光源に加えて、そこから出射されるレーザ光を走査する走査ミラーなどの光学系も装置内に装着されている。そして、従来では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）によって構成されたＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いたものが存在する（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
具体的に説明すると、特許文献１には、レーザ光の二次元走査を２つのＭＥＭＳミラーによって行うレーザプロジェクタが開示されている。すなわち、この特許文献１のレーザプロジェクタは、２つのＭＥＭＳミラーのうちの一方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を水平方向に走査し、他方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を垂直方向に走査するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、携帯電話などのモバイル端末にレーザプロジェクタを搭載するために、レーザプロジェクタの小型化が要求されている。特に、携帯電話においては小型化が進んでいるため、携帯電話に搭載するレーザプロジェクタのさらなる小型化は必須である。しかしながら、特許文献１のレーザプロジェクタでは、ＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いることで、ある程度は小型になっているが、携帯電話への搭載を考慮すると、そのサイズは未だ大き過ぎるという問題がある。【０００７】
また、走査光学系を小型化すると、走査ミラーにレーザ光を導光する光学部品の取り付け精度をさらに上げると共に、光軸の調整も容易とすることが要求される。【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、小型化することが可能で、且つ光学部品の取り付け精度を向上し、さらに、光軸の調整が容易となる走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光を投射面に向けて二次元走査する走査ミラーを有する走査部と、出射されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品と、前記光学部品により導かれた前記レーザ光を、前記走査ミラーに向けて投射する投射部材と、を備え、前記投射部材を、前記走査部を構成する基板上に固定した走査光学系としたことを特徴としている。【００１０】
上記の構成によると、投射部材を走査部に固定する構成となるので、走査光学系の厚みを薄くすることができ、小型化することが可能となる。また、走査ミラーに対する投射部材の取り付け精度を上げることができ、光軸の調整も容易となる。なお、走査光学系の厚みとは、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向に沿った方向の厚みのことである。【００１１】
また本発明のプロジェクタは、上記の構成の走査光学系を備えている。この構成によると、容易にプロジェクタを小型化することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型化することが可能で、且つ光学部品の取り付け精度を向上し、さらに、光軸の調整が容易となる走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明に係る走査光学系の第一実施形態の概略断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る走査光学系の第一実施形態の要部拡大図を示す。
【図２】本発明に係る走査光学系の第一実施形態の構成を示す平面図である。
【図３】投射プリズムの設置位置が異なる変形例を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る走査光学系の第二実施形態の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る走査光学系の第二実施形態の概要を示す断面図である。
【図６】走査部の一例を示す平面図である。
【図７】図６に示した走査部の一部（駆動部）を拡大した断面図である。
【図８】本発明に係るプロジェクタを搭載したモバイル端末の使用状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００１５】
本実施形態に係るプロジェクタ１００は、例えば図８に示すように、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などのモバイル端末４０に搭載されるものである。従って、このプロジェクタ１００は、モバイル端末４０内の小さなスペースに収納することが可能な程度に小型化されている。
【００１６】
プロジェクタ１００の光源としてはレーザ光を生成するものが用いられており、投影面４１上においてレーザ光を水平方向（Ｈ方向）および垂直方向（Ｖ方向）に走査することによって、プロジェクタ１００に入力された画像情報を投影面４１に投影するようになっている。この投影面４１としては、別途準備したスクリーンでもよいが、スクリーン以外のものでもよい。例えば、壁面などを投影面４１としてもよい。
【００１７】
また、プロジェクタ１００に入力された画像情報の色調の再現については、光の三原色である赤色、緑色および青色のレーザ光を高速で強度変調し、それらを合成することによって行われる。この場合、赤色のレーザ光の波長は、例えば、約６４０ｎｍに設定されるとともに、緑色のレーザ光の波長は、例えば、約５３０ｎｍに設定される。また、青色のレーザ光の波長は、例えば、約４５０ｎｍに設定される。
【００１８】
次に、前述したプロジェクタが備える走査光学系について、図１〜図３を用いて第一実施形態の走査光学系およびその変形例について説明し、図４、図５を用いて第二実施形態の走査光学系について説明する。
【００１９】
図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す第一実施形態の走査光学系１０および図４、図５に示す第二実施形態の走査光学系２０は、共に、赤色、緑色および青色の三色のレーザ光を生成して平行化した後に、それらを合成して走査するように構成されている。すなわち、それぞれの走査光学系は、レーザ光を出射するレーザ光源部１と、平行化されたＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光を合成する光学系と、合成されたレーザ光を所定の光路方向に導く光学部品と、導かれたレーザ光を投影面に向けて射出して二次元走査する走査ミラー３を有する走査部２とを備えており、それらが、所定のケース部材１０ａ、２０ａに収納された構成となっている。なお、図中において、レーザ光は二点鎖線で表している。
【００２０】
レーザ光源部１は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するためのものである。以下、赤色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｒと言うとともに、緑色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｇと言う。また、青色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｂと言う。
【００２１】
レーザ光源部１−Ｒは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能な赤色半導体レーザからなっている。このレーザ光源部１−Ｒとしての赤色半導体レーザは、ＣＡＮパッケージタイプであり、ステムと称される放熱基台にレーザチップが取り付けられ、そのレーザチップが保護部材であるキャップで覆われた構造となっている。
【００２２】
レーザ光源部１−Ｇは、図２に示す、ＣＡＮパッケージタイプの緑色半導体レーザでも、図４に示す、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものであって、赤外半導体レーザからのレーザ光の波長を波長変換素子で１／２に波長変換することにより緑色のレーザ光を生成する構成のものでもよく、特に限定されるものではない。ただし、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものの方が効率がよい。
【００２３】
レーザ光源部１−Ｂは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能なＣＡＮパッケージタイプの青色半導体レーザからなっており、その構造はレーザ光源部１−Ｒと略同じである。
【００２４】
また、走査部２は、合成後のレーザ光を二次元走査するためのものであって、合成後のレーザ光を投影面４１（図８参照）に向けて射出する走査ミラー３を少なくとも有している。この走査ミラー３の傾斜角は変動可能となっており、走査ミラー３の傾斜角を変動させることにより、走査部２による合成後のレーザ光の二次元走査が行われる。
【００２５】
ここで、本実施形態では、走査ミラー３をＭＥＭＳ（微小電気機械システム）に組み込み、その走査ミラー３が組み込まれたＭＥＭＳを走査部２としている。また、この走査部２は、略平坦で厚みが小さく、かつ、その外形が平面視（図２参照）において略正方形状（例えば、１辺の長さが約１ｃｍ）となっている。
【００２６】
具体的な構造としては、図６に示すように、走査部２はシリコン基板に対してエッチング処理などを施すことで得られる構造体からなっており、走査ミラー３に加えて、固定枠４、駆動部５および可動枠６などを一体的に有している。なお、以下の説明では、走査ミラー３の中心を図６の横方向に横切る軸をＸ軸とし、走査ミラー３の中心を図６の縦方向に横切る軸をＹ軸とする。言い換えると、Ｘ軸とＹ軸とが直交する点を走査ミラー３の中心とする。
【００２７】
固定枠４は、走査部２の外縁に相当する部分であって、他の部分（走査ミラー３、駆動部５および可動枠６など）を取り囲んでいる。
【００２８】
駆動部５は、Ｘ軸方向において固定枠４と細い接続梁で接続され、Ｙ軸方向において固定枠４と連結されている。さらに、駆動部５は４つのユニモルフ構造を含んでいるとともに、その４つのユニモルフ構造がＸ軸およびＹ軸のそれぞれを対称軸として対称となり、かつ、互いに離間した状態となるように配置されている。また、駆動部５としてのユニモルフ構造は、図７に示すように、圧電素子（ＰＺＴなどを原料とした焼結体を分極処理したもの）５ａを一対の電極５ｂで挟持し、それをシリコン基板の駆動部５となる領域上に貼り付けることによって形成されている。尚、本実施形態ではユニモルフ構造の圧電素子を使用しているが、バイモルフ構造など他の構造のものを用いても構わない。
【００２９】
このような駆動部５では、一対の電極５ｂに電圧が印加されると、一対の電極５ｂに挟持された圧電素子５ａが伸長または収縮する。そして、圧電素子５ａが伸長または収縮すると、それに応じて、シリコン基板の駆動部５となる領域が厚み方向に撓む。すなわち、駆動部５は、電力が供給されることで駆動する。
【００３０】
また、図６に示すように、可動枠６は、駆動部５の内側に位置する略ひし形形状の枠である。この可動枠６のＸ軸上の両端部は駆動部５と連結され、それ以外の部分は駆動部５から分離されている。これにより、可動枠６は、Ｘ軸周りに回動可能となっている。
【００３１】
可動枠６の内側には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のトーションバー７が設けられている。この一対のトーションバー７は、Ｙ軸と重なり、かつ、Ｘ軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対のトーションバー７のそれぞれの一方端は、可動枠６のＹ軸上の端部に連結されている。
【００３２】
そして、走査ミラー３は、一対のトーションバー７のそれぞれの他方端の間に配置されており、その他方端によって支持されている。このため、走査ミラー３は、可動枠６と共にＸ軸周りに回動され、トーションバー７を回動軸としてＹ軸周りに回動されることになる。なお、走査ミラー３は、略円形状に形成されており、金やアルミニウムなどからなる反射膜をシリコン基板の走査ミラー３となる領域上に成膜することで得ている。
【００３３】
本実施形態の走査部２は、上記のような構造となっている。そして、この走査部２の走査動作は、４つの駆動部５を駆動させるタイミングを調整し、走査ミラー３をＸ軸周りおよびＹ軸周りに振動させることによって行われる。例えば、Ｘ軸周りに振動するときの周波数は約６０Ｈｚに設定され、Ｙ軸周りに振動するときの周波数は約３０ｋＨｚに設定される。
【００３４】
４つの駆動部５のそれぞれに５−１〜５−４の符号を付して具体的に説明すると、走査ミラー３をＸ軸周りに振動させる際には、駆動部５−１および５−３を一方の組とするとともに、駆動部５−２および５−４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５−１および５−３がＺ（＋）（紙面垂直）方向に変形すると、他方の組である駆動部５−２および５−４がＺ（−）方向に変形し、一方の組である駆動部５−１および５−３がＺ（−）方向に変形すると、他方の組である駆動部５−２および５−４がＺ（＋）方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＸ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＸ軸周りに変動する。なお、トーションバー７のねじれ方向はＸ軸周りの振動方向と直交する方向であるため、この走査ミラー３のＸ軸周りの振動には影響しない。
【００３５】
また、走査ミラー３をＹ軸周りに振動させる際には、駆動部５−１および５−２を一方の組とするとともに、駆動部５−３および５−４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５−１および５−２がＺ（＋）方向に変形すると、他方の組である駆動部５−３および５−４がＺ（−）方向に変形し、一方の組である駆動部５−１および５−２がＺ（−）方向に変形すると、他方の組である駆動部５−３および５−４がＺ（＋）方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＹ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＹ軸周りに変動する。
【００３６】
このとき、駆動部５を変形させることのみで走査ミラー３をＹ軸周りに傾かせようとすると、走査ミラー３のＹ軸周りの傾きの変動は小さくなってしまう。このため、実際に走査動作を行う際には、駆動部５に印加される電圧の周波数によって走査ミラー３が共振するように、駆動部５への印加電圧の周波数が設定される。すなわち、走査ミラー３のＹ軸周りの振動は、走査ミラーの共振周波数を基準としてなされる。
【００３７】
上記のように走査部２を動作させることで、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させることができ、合成後のレーザ光を１つの走査ミラー３で二次元走査することが可能となる。また、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６と、この可動枠６を駆動する駆動部５とが本発明の可動部分に相当する。
【００３８】
次に、上記した走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって構成されている走査部を備えた走査光学系１０について説明する。図１Ａおよび図２に示す第一実施形態の走査光学系１０は、赤色、緑色および青色のレーザ光が、図中の二点鎖線に示すような光路をとるように構成されている。すなわち、赤色、緑色および青色のレーザ光を平行化した後、それらを複数個の光学部品で反射することによって、赤色、緑色および青色のレーザ光を走査ミラー３に向かって進行させている。また、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図１Ａ参照）に対して、少なくとも２つの光路を含む平面を直交させている。以下に、赤色、緑色および青色のレーザ光の光路について詳細に説明する。
【００３９】
この第一実施形態の走査光学系１０は、ケース部材１０ａの内部において、図２の上側にレーザ光源部１−Ｒが設置され、下側にレーザ光源部１−Ｇおよび１−Ｂが設置されている。さらに、レーザ光源部１−Ｒは図の下向きに出射し、１−Ｇおよび１−Ｂは図に上向きに出射する。出射されたレーザ光は、それぞれ光学部品を介して導かれ、クロスダイクロイックプリズム２１により合成されて、走査ミラー３に投射される。
【００４０】
また、走査ミラー３の斜め上方付近（図１Ａ参照）には、合成後のレーザ光を走査ミラー３に投射するための投射部材として投射プリズム８１が配置されている。すなわち、この投射プリズム８１によって、合成後のレーザ光が走査ミラー３に向けて投射される。なお、投射プリズム８１は、反射面と脚部を一体的に形成することにより反射面と脚部の寸法精度が向上し、部品間の光軸の調整が不要になるという利点がある。
【００４１】
具体的な光路としては、図２で示されているように、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｒから出射された後、レンズ光学系１１、クロスダイクロイックプリズム２１から投射プリズム８１を経由し、投射プリズム８１で反射されることによって走査ミラー３に投射される。
【００４２】
なお、レンズ光学系１１は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。クロスダイクロイックプリズム２１は、緑色のレーザ光を透過し、赤色および青色のレーザ光を反射するものであり、図２に示すように配置することで、赤色、青色および緑色のレーザ光を合成する機能を持つ。このクロスダイクロイックプリズム２１は、本発明の「光学部品」の一例である。
【００４３】
この赤色のレーザ光においては、レンズ光学系１１で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、レンズ光学系１１で平行化された後に、同一の平面内において、クロスダイクロイックプリズム２１および投射プリズム８１をこの順番で経由している。
【００４４】
緑色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｇから出射された後、レンズ光学系１７、折り曲げミラー１５、クロスダイクロイックプリズム２１および投射プリズム８１をこの順番で経由し、投射プリズム８１で反射されることによって走査ミラー３に投射される。
【００４５】
なお、レンズ光学系１７は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１５は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。
【００４６】
この緑色のレーザ光においては、レンズ光学系１７で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、レンズ光学系１７で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー１５、クロスダイクロイックプリズム２１および投射プリズム８１をこの順番で経由している。
【００４７】
青色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｂから出射された後、レンズ光学系１９からクロスダイクロイックプリズム２１および投射プリズム８１をこの順番で経由し、投射プリズム８１で反射されることによって走査ミラー３に投射される。なお、レンズ光学系１９は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。
【００４８】
この青色のレーザ光においては、レンズ光学系１９で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、レンズ光学系１９で平行化された後に、同一の平面内において、クロスダイクロイックプリズム２１および投射プリズム８１をこの順番で経由している。
【００４９】
そして、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射プリズム８１に至る光路が同一の平面内に含まれており、その平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交している。言い換えると、上記の平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行になっている。この構成であれば、走査部２と平行な面に光路を形成するように光学系を配置することができ走査部２の厚みを小さくして、走査光学系１０を薄型にすることが可能となる。
【００５０】
また本実施形態では、合成されたレーザ光を走査ミラー３に向けて投射する投射プリズム８１を、走査ミラー３に対してクロスダイクロイックプリズム２１と反対側の位置に配置する構成としている。そのために、図１Ａに示すように、クロスダイクロイックプリズム２１から導光される入射光Ｒ１が、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行に進行して、走査ミラー３の向こう側に設置される投射プリズム８１に入射し、この投射プリズム８１から反射されて投射光Ｒ２として走査ミラー３に向けて投射されている。
【００５１】
また、走査ミラー３から射出光Ｒ３が射出されるが、この射出光Ｒ３は、投射光Ｒ２とは逆方向に射出されていて、入射光Ｒ１と交差する光路を形成している。このように、投射プリズム８１などの投射部材と干渉しない方向に射出される構成となるため、投射プリズム８１を、走査ミラー３に近接した位置に設置可能となる。その結果、光路を形成する空間領域をコンパクトにすることが可能となり、走査光学系の厚みを薄くすることができる。もしも、投射部材の位置している方向に射出される構成であれば、射出光が投射部材に干渉しないように、投射部材の配設高さや傾きを考慮して配置する必要が生じてしまい、走査光学系の小型化を図る際に障害となって好ましくない。
【００５２】
さらに、本実施形態では、入射光Ｒ１を走査ミラー３に向けて投射する投射部材として用いる投射プリズム８１をこの走査ミラー３を備える走査部２を構成する基板上に固定する構成としている。
【００５３】
例えば、図１Ｂに示すように、走査ミラー３を跨いで走査部２の固定部となる固定枠４に固定される脚部８１ｂを介して投射プリズム８１をこの固定枠４上に固定する。つまり、ケース部材１０ａなどの支持部材に固定枠４を固定し、この固定枠上に投射プリズム８１を固定する。また、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６や駆動部５などの可動部分との接触を避ける凹部８１ｃを備えた形状として、走査ミラー３の変位を妨害しない構成とされている。
【００５４】
このように、走査部２が備える固定部（固定枠４）に投射部材（投射プリズム８１）を固定することで、走査部２と投射部材との相対位置を正確にして、走査ミラー３に対する投射部材の取り付け精度を上げることができる。
【００５５】
もしも投射部材を走査部２と離れた位置に配置するとすれば、投射部材と走査部間の距離や角度、光軸等の調整が必要であるが、本実施形態のように投射部材を走査部２の固定枠４上に直接固定すれば、少なくとも走査部の法線方向における光軸等の調整が不要となる。すなわち、光軸の調整は、走査部２上に固定された投射部材と他の光学部品（例えばクロスダイクロイックプリズム２１など）との間でのみ行えばよく、投射部材と走査部間の光軸調整は不要であるため、走査光学系全体で見た場合、光軸の調整が容易となる。尚、固定枠４の上面と、投射プリズム８１の脚部の底面の各々（即ち、固定される各面上）には、一般的にアライメントマークと呼ばれる位置決めを表す目印が記されており、このマークが一致するように、投射プリズム８１を固定枠４上に配置し、固定することにより、固定枠４上の水平方向における位置決めが精度よく行われる。また、投射部材を走査部の固定枠上に直接固定するため、投射部材と走査部の間のスペースが不要になり、走査光学系の厚みを薄くすることができる。
【００５６】
また、図１Ｂの実線で示された投射プリズム８１は、脚部全体が固定枠４上に固定されている構造である。しかし、投射プリズム８１が、固定枠４上の所定の位置に固定できる位置決め面８１ｄを備えた構成であれば、投射プリズム８１の脚部全体が固定枠４上に固定されていなくてもよく、図１Ｂの点線で示されているように、走査部２と投射プリズム８１の脚部の一部がそれぞれケース部材１０ａなどの支持部材に固定された構成であってもよい。すなわち、固定枠４に位置決め面を固定すると共に、走査ミラー３を跨ぐようにして支持部材に固定される脚部８１Ａｂと、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６を含む可動部分との接触を避ける凹部８１ｃを備えた形状の投射プリズム８１Ａとして、投射プリズム８１Ａをこの走査部２を構成する基板上に固定する。
【００５７】
尚、ここでいう固定とは、二つの部材（例えば、投射部材と固定枠）との接触面が接着剤等の材料又はネジ等の部品によって直接固定されていなくてもよく、上述のように、投射プリズムの脚部８１Ａｂを支持部材であるケース部材１０ａに接着剤等で固定することにより、間接的に投射プリズム８１Ａが固定枠４に固定されることも含む。要は、投射部材と固定枠との位置関係が変わらない状態が保たれていることをいう。
【００５８】
また、投射プリズム８１に設けられた、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６や駆動部５などの可動部分との接触を避ける凹部８１ｃについては、必ずしも図１Ｂに示された凹部形状でなくてもよい。駆動部５などの可動部分との接触を避けることができる形状であれば何でもよく、例えば、半球状の窪みであってもよい。
【００５９】
上記したように、走査ミラー３の可動枠６を含む可動部分と干渉する部位を凹部形状として走査部２を構成する基板上に固定する構成の投射プリズム８１、８１Ａであれば、可動する走査ミラー３の変位を邪魔しない近接した位置に投射部材を正確に設置可能となる。そのために、走査光学系１０の小型化を図りながら、走査ミラー３に対する投射部材の取り付け精度を上げることが可能となる。
【００６０】
走査部２とは別の部材に投射部材を取り付ける構成の場合であっても、投射部材が、走査部２の固定枠４に対して固定される位置決め面を備える構成であれば、走査部２に対する投射部材の位置合わせが容易となって、コンパクトに精度よく取り付けることができる。
【００６１】
また、投射部材として、レーザ光を走査ミラー３に向けて反射する反射面と、固定部（固定枠４）に対して固定される位置決め面とを一体的に備えた投射プリズム８１、８１Ａを用いることで、走査光学系の小型化を図ることが容易となる。
【００６２】
図２に示す第一実施形態の走査光学系１０は、レーザ光源部１（１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ）と、出射されたレーザ光を平行化するレンズ光学系および平行化されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品が、走査部２とは離れた位置に設けられている。つまり、光学部品が走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の上部以外に配置されているので、平面積は大きくなるが、より薄型化が可能な構成となる。
【００６３】
また、入射光Ｒ１を走査ミラー３に向けて反射する投射プリズム８１の投射面８１ａ（図１Ａ参照）を半透鏡として入射光Ｒ１の一部を透過させ、透過光Ｒ４をプリズム体内部で全反射させて光検出器（例えば、フォトダイオード８２）に導光して、レーザ光の光量を検出することができる。この構成であれば、レーザ光の出力を検知可能となるので、レーザ光出力を容易に調節することができる。
【００６４】
次に図３に示す第一実施形態の変形例について説明する。この変形例は、先に示した走査光学系１０において、投射プリズム８１に替えて投射プリズム８３を用いたものである。この投射プリズム８３は投射プリズム８１と設置位置が異なり、クロスダイクロイックプリズム２１と走査ミラー３との間に配置されている。
【００６５】
図示するように、投射プリズム８３は、クロスダイクロイックプリズム２１から導かれる入射光Ｒ１が入射する入射面８３ａと、走査ミラー３に向かう投射光Ｒ２Ｂを投射する投射面８３ｄを備えている。また、投射プリズム８３に入射したレーザ光Ｒ２Ａを内部に反射する第一反射面８３ｂ、第二反射面８３ｃを備えている。第一、第二反射面８３ｂ、８３ｃが全反射する反射面であれば、入射光Ｒ１を全て反射するレーザ光Ｒ２Ａとしてプリズム内部を進行させ、投射面８３ｄから投射光Ｒ２Ｂとして投射することが可能となる。
【００６６】
また、第一反射面８３ｂ、第二反射面８３ｃのいずれか一方の反射面を、プリズム内部を進行するレーザ光Ｒ２Ａの一部を透過する半透過型として、透過光をフォトダイオードなどの光検出器に導光してレーザ光の光量を検出してレーザ光出力を調節する構成としてもよい。
【００６７】
投射光Ｒ２Ｂが投射面８３ｄから走査ミラー３に向けて投射されると、走査ミラー３の反射面３ａから射出光Ｒ３が射出される。この射出光Ｒ３が射出される方向は、投射光Ｒ２Ｂとは逆の斜め方向である。この構成であれば、投射プリズム８３が走査ミラー３に接近した位置にあっても、走査ミラー３が射出する射出光Ｒ３を投射プリズム８３が遮ることがなく、走査光学系を薄型に、また、小型にすることが可能となる。
【００６８】
上記の構成の投射プリズム８３は、走査部２の固定枠に対して固定される位置決め面８１ｄを備える脚部を持つ。さらに脚部は、走査部２の基板端面に対して位置決めするための位置決め面８１ｅを持つことで、組立時に図の水平方向の位置決めが容易となり、走査ミラー３と投射プリズム８３の位置関係が、精度よく決定される。また、脚部とケース部材１０ａを構成する台板との間は僅かな隙間を持ち、この隙間に例えば接着剤を充填して、脚部をケース部材１０ａに固定することにより、走査部と投射部材とが互いに固定される構成としてもよい。また、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６を含む可動部分との接触を避ける凹部を備えた形状であることが好ましい。この構成であれば、可動する走査ミラー３の変位を邪魔しない近接した位置に投射部材を正確に設置可能となるので、走査光学系１０の小型化を図りながら、走査ミラー３に対する投射部材の取り付け精度を上げることが可能となる。
【００６９】
次に、第二実施形態の走査光学系２０について図４および図５を用いて説明する。この走査光学系２０も前述した走査光学系１０と同様に、レーザ光源部１と、走査部２と、レーザ光を走査部２に導くミラーなどの複数個の光学部品とを備えている。また、それらが、所定のケース部材２０ａに収納された構成となっている。なお、図中において、レーザ光は二点鎖線で表している。
【００７０】
走査光学系２０は、平面視（図４参照）において、レーザ光の光路の少なくとも一部が走査部２と重畳する領域に配置されている。具体的に言うと、赤色および青色のレーザ光の大部分が、走査部２上の領域に光路をとっている。また、緑色のレーザ光については、折り曲げミラー１５で反射された後は走査部２上の領域に光路をとっているが、それ以前は走査部２上の領域に光路をとっていない。
【００７１】
レーザ光源部１は、先に示した通り、赤色のレーザ光を生成するレーザ光源部１−Ｒと、緑色のレーザ光を生成するレーザ光源部１−Ｇと、青色のレーザ光を生成するレーザ光源部１−Ｂを備えている。
【００７２】
レーザ光源部１−Ｒとレーザ光源部１−Ｂは、共にＣＡＮパッケージタイプのレーザ光源部である。また、レーザ光源部１−Ｇは、例えば、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものを使用しており、赤外半導体レーザからのレーザ光の波長を波長変換素子で１／２に波長変換することにより緑色のレーザ光を生成するようになっている。なお、レーザ光源部１−Ｇの構造としては特に限定されるものではないが、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものの方が効率がよい。
【００７３】
ところで、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光が、図４および図５に示すような光路（図中の二点鎖線）をとるように構成されている。すなわち、赤色、緑色および青色のレーザ光を平行化した後、それらを複数個の光学部品で反射することによって、赤色、緑色および青色のレーザ光を走査ミラー３に向かって進行させている。以下に、赤色、緑色および青色のレーザ光の光路について詳細に説明する。
【００７４】
まず、ケース部材２０ａの内部において、図４の上側から下側に向かって、レーザ光源部１−Ｇ、１−Ｒおよび１−Ｂがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向になり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行になるように配置されている。また、レーザ光源部１は、平面視において、それぞれの一部を走査部２と重畳して配置することができる。例えば、本実施形態においては、レーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂの光出射側の大部分が走査部２と重畳した状態となっている。そのため、走査光学系の平面積を小さくすることができる。
【００７５】
また、走査ミラー３の斜め上方付近には、合成後のレーザ光を走査ミラー３に投射するための投射プリズム８４が配置されている。すなわち、この投射プリズム８４によって、合成後のレーザ光が走査ミラー３に向けて反射される。
【００７６】
具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｒから出射された後、レンズ光学系１１、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射プリズム８４をこの順番で経由し、投射プリズム８４で反射されることによって走査ミラー３に投射される。
【００７７】
なお、レンズ光学系１１は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１２および１５は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。ダイクロイックミラー１３は、赤色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであり、図４に示すように配置することで、赤色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。また、ダイクロイックミラー１４は、赤色および青色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであり、図４に示すように配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。これらダイクロイックミラー１３および１４も、本発明の「光学部品」の一例である。
【００７８】
この赤色のレーザ光においては、レンズ光学系１１で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、レンズ光学系１１で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
【００７９】
緑色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｇから出射された後、折り曲げミラー１６、レンズ光学系１７、折り曲げミラー１８、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射プリズム８４をこの順番で経由し、投射プリズム８４で反射されることによって走査ミラー３に投射される。なお、緑色のレンズ光学系１７は２枚で構成されているが、１枚で構成してもよい。
【００８０】
なお、レンズ光学系１７は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１８は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。折り曲げミラー１６については、他の折り曲げミラーと同様の機能を持つが、平行化される前のレーザ光を反射するように配置されている。すなわち、緑色のレーザ光は、出射直後に折り曲げミラー１６に入射することで進行方向を変えた後、レンズ光学系１７によって平行化される。
【００８１】
この緑色のレーザ光においては、レンズ光学系１７で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、レンズ光学系１７で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー１８、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
【００８２】
青色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｂから出射された後、レンズ光学系１９、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射プリズム８４をこの順番で経由し、投射プリズム８４で反射されることによって走査ミラー３に投射される。なお、レンズ光学系１９は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。
【００８３】
この青色のレーザ光においては、レンズ光学系１９で平行化された後、光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、レンズ光学系１９で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
【００８４】
そして、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射プリズム８４に至る光路が同一の平面内に含まれており、その平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交している。言い換えると、上記の平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行になっている。そのため、走査光学系の厚みを薄くすることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、平面視（図４参照）において、上記の平面内に含まれる光路の少なくとも一部が走査部２と重畳する領域に配置されている。具体的に言うと、赤色および青色のレーザ光が、ダイクロイックミラー１４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとっており、折り曲げミラー１５で反射された後に、再び走査部２上の領域に光路をとっている。なお、この実施形態では、レーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂのそれぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳する領域に位置しているため、赤色および青色のレーザ光は出射直後から走査部２上の領域に光路をとることになる。一方、緑色のレーザ光については、折り曲げミラー１５で反射された後は走査部２上の領域に光路をとっているが、それ以前は走査部２の近傍外縁に沿って光路をとることにより、走査部２以外の領域の面積を小さく抑えている。
【００８６】
上記したように、本実施形態によれば、レーザ光源部１および複数の光学部品の一部を走査部２と重畳させることで、走査光学系２０の平面積を容易に小さくすることができる。
【００８７】
また本実施形態では、合成されたレーザ光を走査ミラー３に向けて反射する投射プリズム８４を、走査ミラー３に対して折り曲げミラー１５と反対側の位置に配置する構成としている。そのために、図５に示すように、折り曲げミラー１５から反射された入射光Ｒ１が、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行に進行して、走査ミラー３の向こう側に設置される投射プリズム８４に入射し、この投射プリズム８４の投射面８４ａから反射されて投射光Ｒ２として走査ミラー３に向けて投射されている。
【００８８】
また、走査ミラー３から射出光Ｒ３が射出されるが、この射出光Ｒ３は、投射光Ｒ２とは逆方向に射出されていて、入射光Ｒ１と交差する光路を形成している。このように、投射プリズム８４などの投射部材と干渉しない方向に射出される構成となるため、投射プリズム８１を、走査ミラー３に近接した位置に設置可能となり、走査光学系の厚みを薄くすることができる。もしも、投射部材の位置している方向に射出される構成であれば、射出光が投射部材に干渉しないように、投射部材の配設高さや傾きを考慮して配置する必要が生じてしまい、走査光学系の小型化を図る際に障害となって好ましくない。
【００８９】
本実施形態では、投射部材と走査ミラー３を挟んで対向する位置に、レーザ光を投射部材に導光する光学部品としての折り曲げミラー１５を設けて、入射光の光路を走査ミラー３の非駆動状態の反射面３ａに対して平行な光路とし、走査ミラー３の上を平行に通過する入射光を投射部材が反射面３ａに向けて斜めに反射し、当該反射面３ａから入射光とは逆の斜め方向に射出している。このように、投射光Ｒ２とは逆方向に射出光Ｒ３を射出しているので、投射部材が射出光Ｒ３を遮ることがなく、投射部材を走査部２に近接した位置に設置可能となる。そのために、投射部材に向かう入射光Ｒ１の光路を、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して近接した平行な光路とすることができ、走査光学系の薄型化および小型化を図ることが可能となる。
【００９０】
つまり、本実施形態では、導かれるレーザ光を走査ミラー３に向けて投射する投射部材（投射プリズム８４）に入射する入射光Ｒ１と、走査ミラー３から射出する射出光Ｒ３とが交差する位置に、且つ、走査部に近接した位置に、前記投射部材を配置しているので、光路を形成する空間領域をコンパクトにすることが可能となり、走査光学系の厚みを薄くすることができ、走査光学系を小型化することが可能となる。
【００９１】
上記の構成の投射プリズム８４も、走査部２の固定部となる固定枠４に、当該プリズムの脚部が固定されている。または、固定枠４に、当該プリズムの脚部に備えられた位置決め面が固定されていてもよい。また、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠や駆動部などの可動部分との接触を避ける凹部を備えている。この構成であれば、可動する走査ミラー３の変位を邪魔しない近接した位置に投射部材を正確に設置可能となるので、走査光学系２０の小型化を図りながら、走査ミラー３に対する投射部材の取り付け精度を上げることが可能となる。
【００９２】
また、投射面８４ａを半透鏡として入射光Ｒ１の一部を透過させ、この透過光Ｒ４を投射プリズム８４の内部を全反射させながら光検出器（例えば、フォトダイオード８２）に導光して、光量を検出することができる。この構成であれば、レーザ光の出力を検知可能となるので、レーザ光出力を容易に調節することができる。
【００９３】
上記したように、レーザ光を走査ミラー３に向けて反射する投射部材を、レーザ光の一部を透過する半透過型とし、透過光を光検出器に導光して前記レーザ光の光量を検出することで、走査光学系の小型化を図りながらレーザ光の出力を検知可能となって、レーザ光出力を調節して安定した画像を担保することが可能となる。
【００９４】
以上、説明したように、本実施形態に係る走査光学系は、薄型化を図ることが可能となって、容易に小型化することができる。また、走査ミラーに対する投射部材の取り付け精度を上げることができ、光軸の調整も容易となり、所望のレーザ光を正しく走査ミラーに入射し投影面を走査することができるので、レーザ光が走査部の走査ミラー以外の可動しない部分に反射され、強度の高いレーザ光が人の眼にダメージを与えるといったリスクを軽減することができる。
【００９５】
例えば、上記のように、圧電素子を駆動源とした構造により、互いに直交している２軸周りに回動可能とされる走査ミラー３を組み込んだＭＥＭＳ（微小電気機械システム）で走査部２を構成することによって、走査部２の厚みを小さくすることができ、走査光学系１０、２０を薄型にするのが容易となる。また、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させるので、合成後のレーザ光の二次元走査を１つの走査ミラー３で行う走ことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を２つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系１０、２０のさらなる小型化を図ることが可能となる。
【００９６】
また、上記のように、走査ミラー３が圧電素子５ａで駆動されるように構成することによって、圧電素子５ａは薄型の構造で走査ミラー３を駆動させることができるので、圧電駆動方式の走査部２は非常に薄型となる。
【００９７】
また、上記のように、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂのそれぞれの出射方向が、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対してほぼ平行となるように構成することによって、容易に、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内に少なくとも２つの光路を配置することができ、走査光学系の厚みを薄くすることができる。また、レーザ光源部１および複数の光学部品の一部を走査部２と重畳させることで、走査光学系２０の平面積を容易に小さくすることができる。
【００９８】
また、上記のように、投射部材を走査部を構成する基板上に固定しているので、走査光学系の厚みを薄くすることができ、小型化することが可能となる。また、走査ミラーに対する投射部材の取り付け精度を上げることができ、光軸の調整も容易となる。
【００９９】
上記の各実施形態では、投射部材として投射プリズムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば投射ミラーなど、走査部の固定枠上に固定できる部材で、光を反射または透過する機能を持つ部材であれば何でもよい。
【０１００】
以上、本発明に係る走査光学系について、モバイル端末用プロジェクタの実施形態を中心に説明したが、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載およびこれと均等なものの範囲内で様々な変形が可能なことは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【０１０１】
例えば、上記実施形態では、携帯電話やＰＤＡなどのモバイル端末にプロジェクタを搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、モバイル端末以外の装置にプロジェクタを搭載するようにしてもよい。また、プロジェクタ単体で使用可能となるように構成してもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態では、図２および図４に示した状態となるように光学部品を配置したが、本発明はこれに限らず、光学部品の配置位置や使用個数は用途に応じて変更可能である。
【０１０３】
また、上記実施形態では、走査部に圧電素子を組み込み、その圧電素子を利用して走査ミラーを駆動するようにしたが、本発明はこれに限らず、走査ミラーの駆動手段としてはどのようなものであってもよい。ただし、圧電素子を用いた方が走査部の薄型化を図り易い。
【０１０４】
以上説明したように、本発明に係る走査光学系およびそれを備えたプロジェクタによれば、小型化することが可能で、且つ光学部品の取り付け精度を向上し、さらに、光軸の調整が容易となる走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
そのために、本発明に係る走査光学系およびそれを備えたプロジェクタは、小型化を目指すモバイル端末用のレーザプロジェクタに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１、１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ    レーザ光源部
２    走査部
３    走査ミラー
３ａ  反射面
４    固定枠
５ａ  圧電素子
１０    走査光学系（第一実施形態）
２０    走査光学系（第二実施形態）
２１    クロスダイクロイックプリズム
１１、１７、１９    レンズ光学系
１２、１５、１６、１８    折り曲げミラー（光学部品）
１３、１４    ダイクロイックミラー（光学部品）
４１    投影面
８１、８３、８４  投射プリズム（投射部材）
８１ａ、８３ｄ、８４ａ  投射面
８１ｂ  脚部
８１ｃ  凹部
８１ｄ  位置決め面
８２    フォトダイオード（光検出器）
１００    プロジェクタ
Ｒ１    入射光
Ｒ２    投射光
Ｒ３    射出光
【図１Ａ】
2011142210.tif 000003
【図１Ｂ】
2011142210.tif 000004
【図２】
2011142210.tif 000005
【図３】
2011142210.tif 000006
【図４】
2011142210.tif 000007
【図５】
2011142210.tif 000008
【図６】
2011142210.tif 000009
【図７】
2011142210.tif 000010
【図８】
2011142210.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月2日(2012.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源部と、
前記レーザ光を投射面に向けて二次元走査する走査ミラーと該走査ミラーが回動可能であるよう当該走査ミラーと一体的に連結された固定部を有する走査部と、
出射されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品と、
前記光学部品により導かれた前記レーザ光を、前記走査ミラーに向けて投射する投射部材と、を備え、
前記投射部材は、前記固定部の上に固定され、
前記投射部材は、前記走査ミラーの非駆動状態における反射面の法線方向に対して位置決めをする第１の位置決め面と、前記第１の位置決め面と垂直な方向に対して位置決めする第２の位置決め面とを有することを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記走査部は、前記走査部を支持する支持部材の上に設置され、
前記投射部材は、その一部が前記支持部材に固定され、
前記投射部材の前記第１の位置決め面は、前記固定部の、前記走査ミラーの非駆動状態における反射面と同じ側にある面と接触する面であり、
前記投射部材の前記第２の位置決め面は、前記投射部材の前記走査部の端面と接触する面であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記投射部材は、前記走査部の可動領域との接触を避ける凹部と、前記固定部上に固定される脚部を備え、前記脚部に前記第１の位置決め面と前記第２の位置決め面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の走査光学系。
【請求項４】
前記投射部材の脚部の一部を、前記支持部材に固定することにより、前記投射部材が前記走査部上に固定されることを特徴とする請求項３に記載の走査光学系。
【請求項５】
前記投射部材は、一体的に形成された投射プリズムであって、前記光学部品により導かれた前記レーザ光を前記走査ミラーに向けて反射する反射面を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項６】
前記走査ミラーが、圧電素子を駆動源とした構造により、互いに直交している２軸周りに回動可能とされ、前記走査部がこの走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項７】
前記投射部材を、レーザ光の一部を透過する半透過型とし、透過光を光検出器に導光して前記レーザ光の光量を検出していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項８】
前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対して、前記レーザ光源部の出射方向がほぼ平行になるように、前記レーザ光源部を配置したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項９】
前記投射部材に入射するレーザ光と前記走査ミラーから射出するレーザ光とが交差するように、前記投射部材を配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項１０】
前記投射部材から前記走査ミラーへ斜めに入射したレーザ光が、前記走査ミラーに反射して前記レーザ光の入射方向とは逆の斜め方向に射出するように、前記投射部材を配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項１１】
前記レーザ光は、前記光学部品により、前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対してほぼ平行な平面に沿って導かれ、前記走査ミラーに対向する該平面上を通過後、前記投射部材に入射することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項１２】
前記レーザ光が走査部と重畳する領域を進行するように、前記レーザ光源部及び前記光学部品が配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項１３】
前記投射部材が投射プリズムであって、該投射プリズムと前記走査ミラーを挟んで対向する位置に、レーザ光を前記投射プリズムに導光する光学部品としての折り曲げミラーを設けて、前記投射プリズムに入射する入射光の光路を前記走査ミラーの非駆動状態の反射面に対して平行な光路とし、前記走査ミラーの上を平行に通過する前記入射光を前記投射プリズムが前記反射面に向けて斜めに反射し、当該反射面から前記入射光とは逆の斜め方向に射出していることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の走査光学系。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の走査光学系を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光を投射面に向けて二次元走査する走査ミラーと該走査ミラーが回動可能であるよう当該走査ミラーと一体的に連結された固定部を有する走査部と、出射されたレーザ光を所定の方向に導く光学部品と、前記光学部品により導かれた前記レーザ光を、前記走査ミラーに向けて投射する投射部材と、を備え、前記投射部材は、前記固定部の上に固定され、前記投射部材は、前記走査ミラーの非駆動状態における反射面の法線方向に対して位置決めをする第１の位置決め面と、前記第１の位置決め面と垂直な方向に対して位置決めする第２の位置決め面とを有する走査光学系としたことを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
上記の構成の投射プリズム８３は、走査部２の固定枠に対して固定される位置決め面８１ｄ（第１の位置決め面）を備える脚部を持つ。さらに脚部は、走査部２の基板端面に対して位置決めするための位置決め面８１ｅ（第２の位置決め面）を持つことで、組立時に図の水平方向の位置決めが容易となり、走査ミラー３と投射プリズム８３の位置関係が、精度よく決定される。また、脚部とケース部材１０ａを構成する台板との間は僅かな隙間を持ち、この隙間に例えば接着剤を充填して、脚部をケース部材１０ａに固定することにより、走査部と投射部材とが互いに固定される構成としてもよい。また、走査ミラー３を回動可能に支持する可動枠６を含む可動部分との接触を避ける凹部を備えた形状であることが好ましい。この構成であれば、可動する走査ミラー３の変位を邪魔しない近接した位置に投射部材を正確に設置可能となるので、走査光学系１０の小型化を図りながら、走査ミラー３に対する投射部材の取り付け精度を上げることが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
１、１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ    レーザ光源部
２    走査部
３    走査ミラー
３ａ  反射面
４    固定枠
５ａ  圧電素子
１０    走査光学系（第一実施形態）
２０    走査光学系（第二実施形態）
２１    クロスダイクロイックプリズム
１１、１７、１９    レンズ光学系
１２、１５、１６、１８    折り曲げミラー（光学部品）
１３、１４    ダイクロイックミラー（光学部品）
４１    投影面
８１、８３、８４  投射プリズム（投射部材）
８１ａ、８３ｄ、８４ａ  投射面
８１ｂ  脚部
８１ｃ  凹部
８１ｄ  位置決め面（第１の位置決め面）
８１ｅ  位置決め面（第２の位置決め面）
８２    フォトダイオード（光検出器）
１００    プロジェクタ
Ｒ１    入射光
Ｒ２    投射光
Ｒ３    射出光
【国際調査報告】
2011142210.tif 000012
2011142210.tif 000013
2011142210.tif 000014
2011142210.tif 000015